Διδακτική των φυσικών επιστημών για την κλιματική αλλαγή στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση

Abstract

This research is focused on the design, implementation and evaluation of teaching strategies and activities for a meaningful climate change education in the primary school. Aiming to the development of scientific literacy and active citizenship, this research attempts a synthesis of the theories of didactic transposition, activity theory and expansive learning with the GNOSIS research model. This case study on climate change teaching to 10 year-olds employs action research methodology. Students participating in this case study carry out a series of activities: they construct concept-maps about the causes of climate change, they create a 3D model of the greenhouse-effect, they compare in a double experiment how plants grow in a greenhouse and outdoors, they perform a role-play about the greenhouse effect, they draw and illustrate the enhanced greenhouse effect and its consequences on climate change, they take part in an argumentation and debate about citizens' responsibilities towards climate change, they construct digital narratives (comics) about the causes and the consequences of climate change, they study a digital map about the concentration of carbon dioxide in European countries and play a board game about good environmental practices. These activities provide students an appropriate pedagogical framework for investigating scientific questions, developing argumentation and modeling skills, engaging in inquiry and experimentation and drawing evidence-based conclusions. Data collection tools include semi-structured pre- and post-intervention questionnaires, as well as semi-structured interviews conducted after the intervention. Recordings and videos from the role-play and the original digital narratives created by the children are also analyzed. For the semi-structured questionnaires, descriptive and inferential statistics have been applied (SPSS, Wilcoxon test, Cohen’s d effect size, probability of superiority), while for the semi-structured interviews and the role-play qualitative data analysis is carried out with the GNOSIS research model, while for the qualitative analysis of students’ digital narratives, the VISUAL GNOSIS model is used. Research results show that students’ understanding of the nature of science is encouraged and enhanced supporting the development of cognitive, metacognitive skills, attitudes and values. Students come to recognize climate change as a real and multidimensional phenomenon encompassing environmental, social, economic, and political dimensions and that they must be equipped with the appropriate knowledge and values, as well as develop skills and attitudes necessary for informed decision-making participation as active democratic citizens in sustainable societies.

Στην παρούσα έρευνα σχεδιάζονται, εφαρμόζονται και να αξιολογούνται κατάλληλες διδακτικές στρατηγικές και δραστηριότητες για μια ουσιαστική εκπαίδευση για την κλιματική αλλαγή στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση. Η έρευνα στοχεύει στην καλλιέργεια του γραμματισμού στις φυσικές επιστήμες και της ενεργού πολιτειότητας και στη μεθοδολογία της συνθέτει τη θεωρία του διδακτικού μετασχηματισμού, με τη θεωρία της δραστηριότητας, την επεκτατική μάθηση και το ερευνητικό μοντέλο GNOSIS - Γνώση. Πρόκειται για μια έρευνα – δράση και μελέτη περίπτωσης στην οποία συμμετέχουν μαθητές και μαθήτριες της Δ’ τάξης του Δημοτικού Σχολείου. Οι μαθητές και οι μαθήτριες κατασκευάζουν εννοιολογικούς χάρτες για τα αίτια της κλιματικής αλλαγής, μοντελοποιούν και κατασκευάζουν τρισδιάστατο μοντέλο του θερμοκηπίου, πειραματίζονται με την καλλιέργεια φυτών εντός και εκτός θερμοκηπίου, παίζουν παιχνίδι ρόλων για το φαινόμενο του θερμοκηπίου, ζωγραφίζουν και στις ζωγραφιές τους απεικονίζουν το ανθρωπογενές φαινόμενο του θερμοκηπίου και τις συνέπειες της κλιματικής αλλαγής, παίζουν ένα παιχνίδι αντιπαράθεσης επιχειρημάτων για τις ευθύνες των πολιτών απέναντι στην κλιματική αλλαγή, κατασκευάζουν ψηφιακές αφηγήσεις (κόμικς) για τις αιτίες και τις συνέπειες της κλιματικής αλλαγής, μελετούν έναν ψηφιακό χάρτη για τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στις χώρες της Ευρώπης και παίζουν ένα επιτραπέζιο παιχνίδι για τις καλές περιβαλλοντικές πρακτικές. Οι δραστηριότητες προσφέρουν στους μαθητές και στις μαθήτριες το κατάλληλο παιδαγωγικό πλαίσιο για διερεύνηση επιστημονικών ερωτημάτων, για καλλιέργεια δεξιοτήτων επιχειρηματολογίας και ανάπτυξης μοντέλων, για εμπλοκή σε έρευνα και πειραματισμό και για διατύπωση συμπερασμάτων. Τα εργαλεία συλλογής δεδομένων που χρησιμοποιούνται είναι ημιδομημένα ερωτηματολόγια πριν και μετά την εφαρμογή των δραστηριοτήτων της έρευνας, ημιδομημένες συνεντεύξεις μετά το τέλος της έρευνας. Αναλύονται επίσης δεδομένα από μαγνητοφωνήσεις και βίντεο από το παιχνίδι ρόλων και από τις πρωτότυπες ψηφιακές αφηγήσεις που δημιουργούν τα παιδιά. Για τα ημιδομημένα ερωτηματολόγια γίνεται περιγραφική και επαγωγική στατιστική μελέτη (SPSS, τεστ Wilcoxon, δείκτης Cohen’s d, πιθανότητα υπεροχής – probability of superiority), ενώ για τις ημιδομημένες συνεντεύξεις και το παιχνίδι ρόλων πραγματοποιείται ποιοτική ανάλυση δεδομένων με το μοντέλο GNOSIS και για την ποιοτική ανάλυση των τεσσάρων ψηφιακών αφηγήσεων χρησιμοποιείται το μοντέλο VISUAL GNOSIS. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι τα παιδιά κατανοούν τη φύση των φυσικών επιστημών και καλλιεργούν γνωσιακές, μεταγνωσιακές και συναισθηματικές δεξιότητες. Οι μαθητές και οι μαθήτριες συνειδητοποιούν ότι η κλιματική αλλαγή αποτελεί μια υπαρκτή πραγματικότητα με περιβαλλοντικές, κοινωνικές, οικονομικές και πολιτικές διαστάσεις και για την αντιμετώπισή της θα πρέπει να εφοδιαστούν τόσο με τις κατάλληλες γνώσεις και αξίες όσο και να αναπτύξουν δεξιότητες και στάσεις που θα τους βοηθήσουν να λάβουν στοχευμένες αποφάσεις ως ενεργοί και δημοκρατικοί πολίτες βιώσιμων κοινωνιών.